了解剪切加速度计
定义：什么是剪切加速度计？
剪切加速度计 （也称为剪切模加速度计）是一种 压电加速度计 当内部地震质量对压电晶体元件施加剪应力（而不是压应力）时 加速度 这种剪切模式配置具有卓越的基座应变隔离性能（不受安装面变形的影响）、更佳的热瞬态响应以及对安装扭矩变化更低的敏感性，与压缩模式设计相比，使其成为关键应用的理想选择。 振动 需要最高精度和稳定性的测量。.
虽然剪切模式加速度计比标准压缩模式加速度计更昂贵，但剪切模式传感器被广泛用于精密应用、参考标准、永久监测系统以及任何测量质量足以证明额外成本合理的场合。.
构造和运行原理
内部设计
- 中心柱： 穿过传感器中心的刚性安装螺柱
- 地震质量： 中心柱周围的环或圆柱体
- 压电元件： 晶体结合在质量块和中心柱之间
- 预载： 晶体预加载质量
- 剪切配置： 加速度会在晶体上产生切向（剪切）应力。
剪切模态的工作原理
- 房屋会随着振动而加速
- 地震质量抵抗加速度（F = m × a）
- 质量块试图相对于中心柱沿切线方向滑动。
- 在压电元件中产生剪切应力
- 剪切应力会产生电荷
- 电荷与加速度成正比
压缩模式的优势
基础菌株隔离
主要优势：
- 安装面弯曲不会直接影响晶体应力。
- 与基底应变隔离的剪切单元
- 可无误地安装在薄而柔性的结构上
- 压缩模式会因基底应变而产生错误信号。
- 对钣金和轻型外壳的测量至关重要
热瞬态免疫
- 更好的温度变化抑制能力
- 较低的热释电效应（温度变化引起的电荷）
- 更稳定的零点
- 对于测量温度变化的情况，这一点很重要。
安装扭矩不敏感
- 性能受螺柱扭矩变化的影响较小
- 更可重复的安装
- 所需的关键扭矩控制较少
更佳的稳定性
- 随时间推移的漂移较小
- 更稳定的校准
- 首选参考和计量
应用
参考标准
- 校准参考传感器
- 计量和标准实验室
- 背靠背校准母版
- 需要最高精度
关键机械监控
- 高价值设备永久监测
- 核电站
- 大型涡轮机械
- 可靠性和准确性至关重要
精密测量
- 模态测试和结构动力学
- 研究与开发
- 验收测试
- 合同核实措施
困难的安装情况
- 薄板金属结构
- 轻型机壳
- 柔性安装面
- 基底应变会影响压缩传感器
性能特征
频率范围
- 与压缩加速度计类似
- 低频：0.5-5 Hz，具体取决于设计
- 高频：谐振频率（20-70 kHz，取决于尺寸）
- 可用范围非常广
振幅范围
- 通常为±50克至±500克
- 与压缩设计类似
- 适用于更高或更低档位的专用版本
温度性能
- 标准：-50 至 +120°C
- 高温版本：最高可达 175°C
- 热稳定性优于压缩稳定性。
- 温度降低导致零点漂移减小
成本考虑
成本更高
- 通常情况下，压缩加速度计的成本是其 2-4 倍。
- 更复杂的制造
- 需要更严格的公差。
- 优质材料和工艺
成本效益分析
- 精度至关重要的关键应用
- 安装困难的情况
- 参考标准和校准
- 长期永久性装置
- 测量误差代价高昂
选择标准
选择剪切模式的情况：
- 安装在薄型或柔性结构上
- 预计会出现温度瞬变
- 需要最高精度
- 参考或校准应用
- 长期永久安装，稳定性至关重要
压缩模式适用情况：
- 常规工业监测
- 刚性安装面
- 预算限制
- 标准精度足够
- 临时测量
制造商和型号
- 大多数加速度计制造商都提供剪切式设计。
- 通常被称为“高级”或“精密”型号
- 工业加速度计：许多是剪切模加速度计
- IEPE 和充电模式版本均有售
剪切式加速度计是压电振动传感器中的高端产品，与压缩式传感器相比，它具有更优异的基座应变抑制、热稳定性和测量精度。虽然其较高的成本限制了其在关键应用中的使用，但当测量质量至关重要、安装条件苛刻或长期稳定性必不可少时，剪切式传感器是最佳选择。.
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